Wybór technologii wytwarzania azotu wpływa na sposób pracy instalacji, jej wyposażenie i koszty użytkowania. Generator PSA warto rozważyć szczególnie przy wysokich wymaganiach dotyczących czystości gazu, a generator membranowy tam, gdzie parametry procesu pozwalają wykorzystać zalety prostej konstrukcji separacyjnej. Ostateczną decyzję należy jednak oprzeć na danych konkretnego urządzenia i potrzebach zakładu. Jak przeprowadzić takie porównanie?
Jak działa generator azotu PSA?
Technologia PSA, czyli adsorpcja zmiennociśnieniowa, wykorzystuje właściwości materiału adsorpcyjnego umieszczonego w zbiornikach. W generatorach azotu stosuje się węglowe sita molekularne, które podczas przepływu sprężonego powietrza preferencyjnie zatrzymują tlen. Gaz wzbogacony w azot jest kierowany dalej do instalacji. Proces przebiega cyklicznie, z naprzemiennymi etapami separacji i regeneracji złoża.
W typowym układzie dwuzbiornikowym jeden adsorber pracuje, podczas gdy drugi przygotowuje się do kolejnego cyklu. Odpowiednie sterowanie oraz wyposażenie instalacji umożliwiają dostarczanie gazu do odbiorników. Dla użytkownika istotne są przede wszystkim parametry osiągane na wyjściu układu, sposób kontroli jakości oraz zachowanie instalacji przy zmianach zapotrzebowania. Sama znajomość zasady działania nie wystarcza do oceny przydatności konkretnego modelu.
Generatory azotu PSA pozwalają uzyskiwać wysoką czystość gazu. Nie oznacza to jednak, że każdy model osiąga identyczne parametry ani że należy zawsze wybierać najwyższy dostępny poziom. Dla przykładu producent INMATEC podaje różne zakresy czystości zależnie od serii urządzeń. Wybór powinien więc odnosić się do konkretnej konfiguracji i wymagań zastosowania.
Na czym polega membranowa separacja azotu?
Generator membranowy wykorzystuje moduły zawierające włókna membranowe. Składniki sprężonego powietrza przenikają przez ich ścianki z różną szybkością, dzięki czemu otrzymuje się strumień wzbogacony w azot. Jest to inny mechanizm separacji niż cykliczna adsorpcja na złożu. Przy ocenie urządzenia trzeba sprawdzić, jaki przepływ zapewnia ono przy wymaganej jakości gazu i określonych warunkach zasilania.
Technologię membranową często rozważa się tam, gdzie nie jest potrzebna bardzo wysoka czystość azotu. Jej zaletą może być mniejsza złożoność samego układu separacyjnego. Nie zwalnia to jednak z oceny całej instalacji: sprężarki, przygotowania powietrza, sterowania i elementów doprowadzających gaz do procesu. Właściwości modułu membranowego stanowią jedynie część informacji potrzebnych do podjęcia decyzji zakupowej.
Przed wyborem technologii warto odpowiedzieć na cztery pytania:
- Jaka zawartość tlenu resztkowego jest dopuszczalna w procesie?
- Ile azotu potrzeba podczas typowej pracy i największego obciążenia?
- Jakie ciśnienie musi być dostępne przy odbiorniku?
- W jakich warunkach będzie pracować kompletna instalacja?
Czystość i wydajność trzeba porównywać jednocześnie
Najczęstszą pułapką przy porównywaniu generatorów jest zestawianie parametrów podanych dla różnych warunków. Urządzenie reklamowane jako bardziej wydajne może osiągać wskazany przepływ przy niższej czystości gazu. Inny model może mieć mniejszą wartość katalogową, lecz odpowiadać bardziej wymagającej specyfikacji. Dlatego oferty powinny zawierać wspólny punkt odniesienia, opisujący jakość azotu, przepływ oraz parametry powietrza zasilającego.
Tabele urządzeń PSA pokazują, że zwiększanie wymaganej czystości może wyraźnie ograniczać ilość uzyskiwanego gazu. To ważny argument za dokładnym określeniem potrzeb technologicznych przed zakupem. Jeżeli proces wymaga konkretnego poziomu jakości, projekt powinien go zapewniać z uzgodnionym marginesem. Każde dodatkowe zaostrzenie specyfikacji warto natomiast uzasadnić wymaganiami produktu, maszyny lub systemu kontroli jakości.
Pomocne jest również oddzielenie wymagań obecnych od planów rozwoju. Firma może dziś potrzebować gazu dla jednego procesu, a za dwa lata uruchomić odbiornik o innych wymaganiach. W takiej sytuacji warto porównać rozbudowę wspólnej instalacji z zastosowaniem osobnych układów. Nie ma potrzeby automatycznie podporządkowywać całego zakładu najbardziej wymagającej aplikacji, jeśli analiza techniczna i ekonomiczna uzasadni inne rozwiązanie.
Jak ocenić koszty i podjąć decyzję?
Koszt wytworzenia azotu należy obliczać dla całego systemu. Poza ceną generatora znaczenie mają sprężanie powietrza, jego uzdatnianie, ewentualne podwyższanie ciśnienia gazu oraz obsługa urządzeń. Do porównania potrzebny jest także realistyczny czas pracy. Instalacja wykorzystywana sporadycznie będzie miała inną strukturę kosztów niż układ stale zasilający produkcję. Dlatego obietnica jednego okresu zwrotu dla wszystkich zakładów nie daje podstaw do rzetelnej decyzji.
W kalkulacji warto uwzględnić:
- koszt zakupu i uruchomienia kompletnego układu;
- zużycie energii przy wymaganych parametrach gazu;
- przeglądy, materiały eksploatacyjne i obsługę;
- wykorzystanie instalacji w rzeczywistym harmonogramie produkcji;
- sposób utrzymania dostaw gazu podczas prac serwisowych.
Oferty obejmujące obie technologie ułatwiają zestawienie możliwych wariantów. Arbatech oferuje generatory azotu PSA i membranowe, dzięki czemu punktem wyjścia do wyboru może być specyfikacja procesu, a następnie porównanie odpowiednich urządzeń. W zapytaniu warto od razu podać oczekiwane parametry oraz informacje o istniejącym źródle sprężonego powietrza.
Dobrą podstawą decyzji jest pisemne zestawienie dwóch konkretnych konfiguracji, przygotowane dla identycznych założeń. Powinno pokazywać zakres wyposażenia, osiągane parametry, koszty i możliwości rozbudowy. Wtedy wybór między PSA a membraną staje się oceną przydatności rozwiązania do danego procesu. To znacznie bardziej użyteczne niż porównywanie samych nazw technologii lub pojedynczych wartości z katalogu.
